处理废水会浪费能源，但这不是必须的

废水处理厂是能源猪。电力研究所和水研究基金会的2013年研究报告称，他们每年消耗约30亿千瓦千多 - 小时电力，或者约占美国总电力的0.8％。

废水处理的高能量足迹是讽刺的，因为废水中的有机物包含的能量是处理厂使用的5倍美国沼泽理事会（PDF）．通过提高能源效率和利用目前浪费掉的能源来减少处理厂的能源足迹，可以节省资金并减少温室气体排放。

尽管所有这些能源似乎都可以获取，但减少处理厂对化石燃料的需求是具有挑战性的，需要无数的方法。在世界各地，该行业正在试验新技术，不仅从能源效益方面评估它们，还从成本和意想不到的后果(如需要管理的额外废物流)方面评估它们。

在英国、丹麦和加州奥克兰东湾市政公用事业区(East Bay Municipal Utility District in Oakland)的领导下，大芝加哥城市水回收区(MWRD)已经设定了到2023年实现能源中性的目标，这些工厂已经从净零能源转移到能源中性实际上是把能源卖回电网．这些革新者正在使用各种各样的技术，通过提高能源效率来减少电能的使用，并在现场发电来抵消他们所使用的电能。

带来泡沫

发达国家的废水处理通常包括四个主要步骤:一级处理，将固体和液体废物分离;二级处理，细菌分解含有氨和其他污染物的溶解废物，并从处理液中分离出剩余的固体;一种厌氧步骤，主要步骤和次要步骤中的固体在密封的无氧槽中被微生物消化;最后是消毒阶段。

获得细菌所需的氧气占废水处理厂能源消耗的四分之一到一半以上。细菌通过消耗有机污染物和无机营养，如氨，在打破我们的污水和工业废水方面发挥着关键作用。但保持他们快乐并不容易。它们需要特定的条件茁壮成长：最佳温度;食物;和氧气。获得细菌所需的氧气占废水处理厂能源消耗的四分之一到一半以上。因此，工厂运营商集中在减少该步骤中的能源使用，以提高能源效率。

革新者通过提高能源效率和现场发电来抵消工艺过程的影响，减少了他们使用的电力。

传统的植物将空气泵入细菌工作的槽中，通过小孔扩散空气，产生细菌可以轻易接触的小氧气泡。这一过程浪费了大量的能量，因为大多数气泡会上升到顶部，在没有细菌使用的情况下爆裂。

该行业一直在努力减少这种能源流失数十年。最有前途的方法之一是膜充气生物膜反应器（MABR）。

操作人员将充满多孔膜管的大块立方体插入细菌槽，而不是将空气注入细菌槽。鼓风机将低压空气送入管道。细菌聚集在管道的外部，吸收通过它们的氧气，创造氧气浓度差，帮助更多的氧气扩散。

“细菌实际上要求氧气并导致梯度，”通用电气和工艺技术的产品管理高管称，Glenn副副驾驶，这是一种技术的版本，ZeeLungMWRD在伊利诺伊州斯科基(Skokie)的奥布莱恩水回收厂(O 'Brien Water recycling Plant)进行了测试。

GE估计，根据现有的植物设计和操作，Zeelung比传统的强制曝气量更高的节能四倍。

提振沼气

捕获废水中废物的能量是大型植物的标准实践，该植物使用称为厌氧消化器或沼气消化器的罐，将来自初级和次级步骤的有机固体破坏到甲烷气体和二氧化碳中。细菌再次进行工作，但这一次没有氧气。可以捕获所得甲烷并在沼气发动机中燃烧，以产生可用于工厂的操作的电力和热量。或者它可以升级到天然气质量并投入管道。

仅有的35％的美国植物（PDF）从沼气中产生电力，部分原因在美国的大多数污水处理设施相对较小。“为了使成本效益，您必须是一个相当大的设施，至少有500万加州的废水处理，”加州能源委员会能源效率研究办公室经理弗吉尼亚州长说。

那些不能产生足够气体来发电的工厂通常会把气体烧掉。增加电池存储可以让他们储存足够的能量，使使用它是有价值的，卢说:“我认为将会更加强调尝试在未来利用尽可能多的沼气抵消任何购买的电力，并减少他们的碳足迹。”

氨崩溃

另一种方式MRWD正在降低其能量使用是叫做厌氧毒素的细菌。氨是废水中发现的污染物，在废水处理中充满挑战。它通常在次要处理过程中被细菌分解，但需要更多的能量来处理它而不是任何其他污染物。“氨是您在您的曝气过程中最高的空气需求，”MWRD执行主任大卫圣皮埃尔说。

Veolia水解决方案和技术的子公司Krüger已商标是一个叫做的过程Anita Mox.为了更好地处理氨。它出售的塑料载体看起来有点像蜂窝谷物，有无数的表面宿主厌氧氨氧化和氨氧化细菌。这两种细菌都需要去除大部分氨——大约80%到85%。MWRD使用ANITA Mox分解液态污泥中的氨，然后将其放入曝气步骤。

“如果您可以在厌氧过程中分解氨，您对空气的需求显着降低，”圣皮埃尔说。“它有希望减少电气用途在您的工厂中的60％。所以它很巨大。”

MWRD受到启发Marselisborg污水处理厂2015年，由于ANITA Mox和其他效率措施以及沼气发电，该公司能够产生其所使用能源的153%。ANITA Mox也在丹麦的另一家工厂使用;两个在瑞典;在弗吉尼亚州的新港纽斯;达拉谟,北卡罗来纳州

结合其他能源产生的努力，包括一个植物的太阳能电池板，MWRD很快就会产生它使用的90％的能量。

圣皮埃尔说:“我们正试图从经营一个废物处理厂转变为一个资源回收设施。”